Los recubrimientos basados en el AlCr ahora son aún más resistentes al desgaste

La Universidad Tecnológica de Viena ha publicado nuevos hallazgos sobre los recubrimientos de protección contra el desgaste a base de óxidos de aluminio y cromo: Una pequeña cantidad de hierro hace que el recubrimiento sea incluso más resistente al desgaste.

Los revestimientos cerámicos a base de aluminio-cromo son particularmente duros y resistentes a la oxidación, por lo que sirven para proteger taladros, herramientas de fresado, insertos de corte indexables y otras herramientas del desgaste. Para cumplir esta función, los recubrimientos deben poder soportar altas temperaturas y cargas mecánicas extremas. La adición de pequeñas cantidades de hierro mejora las propiedades materiales de los recubrimientos de óxido de aluminio-cromo. Los recubrimientos que contienen hierro añadido pasan por múltiples ciclos de resistencia al desgaste, con lo que se consigue aumentar la vida útil y la resistencia mecánica de las herramientas.

 

La formación y los efectos de las pequeñas gotas

Los recubrimientos duros a base de óxidos de aluminio-cromo se aplican a las herramientas por evaporación de arco. Para ello se utiliza un arco eléctrico que derrite pequeñas cantidades de material del cátodo. Al reaccionar con el oxígeno, el material evaporado se deposita sobre el sustrato formando una capa de recubrimiento cerámico duro y fino. Las pequeñas gotas también se incorporan en el recubrimiento duro durante este proceso. Estas imperfecciones son, en parte, partículas de metal puro cuyo tamaño oscila entre unos nanómetros y cientos de nanómetros. Las gotas pequeñas hacen que el recubrimiento duro de las herramientas sea más áspero, lo que a su vez produce un impacto negativo en la circulación de las virutas en el proceso de taladrado, por mencionar un ejemplo. Como consecuencia la herramienta puede fallar en orificios de taladrado profundo y las virutas pueden obstruir las acanaladuras.

Añadir hierro produce una mejora considerable. En comparación con los recubrimientos puros de óxido de AlCr, los revestimientos basados en AlCrFe tienen una cantidad inferior de gotas y estas son de un tamaño notablemente menor, ayudando a formar ciclos especialmente resistentes al desgaste.

La tecnología de fabricación pulvimetalúrgica permite a Plansee fabricar blancos y cátodos utilizando composiciones de material definidas con precisión, como el AlCrFe. Plansee utiliza tecnología de vanguardia, como las máquinas SPS (SPS = Sinterización por Chispas de Plasma, por sus siglas en inglés) para fabricar prototipos de una manera rápida y económicamente rentable con una amplia variedad de dimensiones y composiciones de blancos.

El estudio de Christian Koller titulado «Role of droplets and iron on the phase formation of arc evaporated Al–Cr-oxide coatings» (El papel de las gotas y del hierro en la formación de ciclos de los revestimientos de óxido de Al-Cr obtenidos mediante la evaporación por arco) ha obtenido el apoyo de Plansee y ha recibido el prestigioso premio para estudiantes Acta Journals Student Award. Puede descargar el estudio completo aquí: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0257897215300062

 

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